Смуго-пропускні фільтри зі збільшеною до (3N+1) кількістю полюсів згасання

Автор(и)

  • Сергій Миколайович Літвінцев Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-6171-0036
  • Олександр Віталійович Захаров Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-1222-1623

DOI:

https://doi.org/10.20535/S002134702311002X

Ключові слова:

смуго-пропускний фільтр, амплітудно-частотна характеристика, нуль передачі, полюс згасання, зосереджено-розподілений резонатор, вхідна провідність, резонансна частота, антирезонансна частота

Анотація

Завдяки перехресним та змішаним зв’язкам, у смуго-пропускному фільтрі (СПФ) N-го порядку з резонаторами паралельного типу може бути реалізовано (N + 1) нулів передачі (НП), розташованих на комплексній площині s = σ + jω. НП розташовані на дійсних частотах (вісь jω) також називають полюсами згасання (ПЗ). У статті розглянуто альтернативну можливість формування ПЗ у фільтрах за рахунок використання резонаторів з особливими властивостями, що призводить до суттєвого збільшення числа ПЗ з (N + 1) до (3N + 1). Збільшення числа ПЗ при меншій кількості резонаторів, дозволяє збільшити селективність і рівень режекції, а також зменшити втрати, що вносяться в СПФ. Особливі властивості резонаторів полягають у тому, що їх вхідна провідність Y має один або два полюси (ωp1, ωp2), розташованих поруч з резонансною частотою ω0, що призводить до появи ПЗ в СПФ. Запропоновано та проаналізовано три резонатори із зазначеними властивостями. Вони утворені каскадним з’єднанням чвертьхвильового резонатора та зосереджених елементів L і C. Вхід резонаторів розташовується з боку зосереджених елементів. Встановлено, що добротності QL і QC зосереджених елементів не впливають на втрати фільтра в смузі пропускання, що вносяться, оскільки зменшення QL і QC призводить тільки до зменшення «глибини» ПЗ. Вперше в експериментальному мікросмужковому СПФ другого порядку реалізовано 7 ПЗ.

Посилання

  1. M. Malki, L. Yang, R. Gomez-Garcia, “Input-reflectionless quasi-elliptic-type single- and dual-band bandpass filters based on passive channelized principles,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap., vol. 70, no. 1, pp. 190–202, 2023, doi: https://doi.org/10.1109/TCSI.2022.3207880.
  2. A. V. Zakharov, S. M. Litvintsev, “Lumped-distributed resonators providing N or 2N transmission zeros at real frequencies in bandpass filters without cross and mixed couplings,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 72, no. 6, pp. 3682–3691, 2024, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2023.3332260.
  3. A. V. Zakharov, S. M. Litvintsev, “Coupling matrix modification for bandpass filters with through-type resonators and simple couplings,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 71, no. 4, pp. 1864–1868, 2024, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2023.3337439.
  4. J. Lee, J. Lee, “Transmission-line bandpass filter structures with infinite reflectionless range,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap., vol. 69, no. 6, pp. 2387–2398, 2022, doi: https://doi.org/10.1109/TCSI.2022.3157323.
  5. A. V. Zakharov, S. M. Litvintsev, “Lumped-distributed resonators providing multiple transmission zeros in bandpass filters with simple and mixed couplings,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap., pp. 1–12, 2024, doi: https://doi.org/10.1109/TCSI.2024.3375961.
  6. D. Morgan, Surface Acoustic Wave Filters: With Applications to Electronic Communications and Signal Processing. Academic Press, 2010.
  7. A. V. Zakharov, S. A. Rozenko, N. A. Zakharova, “Microstrip bandpass filters on substrates with high permittivities,” J. Commun. Technol. Electron., vol. 57, no. 3, pp. 342–351, 2012, doi: https://doi.org/10.1134/S1064226912020143.
  8. A. V. Zakharov, M. E. Il’сhenko, V. N. Korpach, “Features of the coupling coefficients of planar stepped-impedance resonators at higher resonance frequencies and application of such resonators for suppression of spurious passbands,” J. Commun. Technol. Electron., vol. 59, no. 6, pp. 550–556, 2014, doi: https://doi.org/10.1134/S1064226914060217.
  9. A. Zakharov, M. Ilchenko, “Trisection microstrip delay line filter with mixed cross-coupling,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 27, no. 12, pp. 1083–1085, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2017.2759724.
  10. M. Makimoto, S. Yamashita, Microwave Resonators and Filters for Wireless Communication, vol. 4. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2001, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-662-04325-7.
  11. A. Fukasawa, “Analysis and composition of a new microwave filter configuration with inhomogeneous dielectric medium,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 30, no. 9, pp. 1367–1375, 1982, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1982.1131262.
  12. L. K. Yeung, K.-L. Wu, Y. E. Wang, “Low-temperature cofired ceramic LC filters for RF applications [Applications Notes],” IEEE Microw. Mag., vol. 9, no. 5, pp. 118–128, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/MMM.2008.927634.
  13. T. Ishizaki, M. Fujita, H. Kagata, T. Uwano, H. Miyake, “A very small dielectric planar filter for portable telephones,” in 1993 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1993, pp. 177–180, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.1993.276916.
  14. А. В. Захаров, М. Е. Ильченко, Л. С. Пинчук, “Зависимость коэффициента связи между четвертьволновыми резонаторами от параметров гребенчатых полосковых фильтров,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 58, no. 6, pp. 52–60, 2015, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347015060060.
  15. A. V. Zakharov, M. E. Il’chenko, “Pseudocombline bandpass filters based on half-wave resonators manufactured from sections of balanced striplines,” J. Commun. Technol. Electron., vol. 60, no. 7, pp. 801–807, 2015, doi: https://doi.org/10.1134/S1064226915060182.
  16. A. V. Zakharov, “Stripline combline filters on substrates designed on high-permittivity ceramic materials,” J. Commun. Technol. Electron., vol. 58, no. 3, pp. 265–272, 2013, doi: https://doi.org/10.1134/S1064226913030145.
  17. A. E. Atia, A. E. Williams, “Narrow-bandpass waveguide filters,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 20, no. 4, pp. 258–265, 1972, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1972.1127732.
  18. A. Atia, A. Williams, R. Newcomb, “Narrow-band multiple-coupled cavity synthesis,” IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 21, no. 5, pp. 649–655, 1974, doi: https://doi.org/10.1109/TCS.1974.1083913.
  19. R. J. Cameron, C. M. Kudsia, R. R. Mansour, Microwave Filters for Communication Systems, 2nd ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc., 2018, doi: https://doi.org/10.1002/9781119292371.
  20. S. Amari, U. Rosenberg, J. Bornemann, “Adaptive synthesis and design of resonator filters with source/load-multiresonator coupling,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 50, no. 8, pp. 1969–1978, 2002, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2002.801348.
  21. R. Levy, “New cascaded trisections with resonant cross-couplings (CTR Sections) applied to the design of optimal filters,” in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2004, vol. 2, pp. 447–450, doi: https://doi.org/10.1109/mwsym.2004.1336007.
  22. K. Ma, J.-G. Ma, K. S. Yeo, M. A. Do, “A compact size coupling controllable filter with separate electric and magnetic coupling paths,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, no. 3, pp. 1113–1119, 2006, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.864118.
  23. Q.-X. Chu, H. Wang, “A compact open-loop filter with mixed electric and magnetic coupling,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 56, no. 2, pp. 431–439, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2007.914642.
  24. S. Amari, M. Bekheit, F. Seyfert, “Notes on bandpass filters whose inter-resonator coupling coefficients are linear functions of frequency,” in 2008 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2008, pp. 1207–1210, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2008.4633275.
  25. S. Tamiazzo, G. Macchiarella, “Synthesis of cross-coupled filters with frequency-dependent couplings,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 65, no. 3, pp. 775–782, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2016.2633258.
  26. J. J. Vague et al., “Inline combline filters of order N with up to N + 1 transmission zeros,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 69, no. 7, pp. 3287–3297, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2021.3072370.
  27. M. Mul, M. Jasinski, A. Lamecki, R. Gomez-Garcia, M. Mrozowski, “Inline microwave filters with N+1 transmission zeros generated by frequency-variant couplings: coupling-matrix-based synthesis and design,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 69, no. 3, pp. 824–828, 2022, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2021.3125460.
  28. G. L. Matthaei, L. Young, E. M. T. Jones, Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures. New York: Artech House Books, 1980.
  29. C.-J. Chen, “A coupled-line coupling structure for the design of quasi-elliptic bandpass аilters,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 66, no. 4, pp. 1921–1925, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2017.2783378.
  30. H. Wang, Q.-X. Chu, “An inline coaxial quasi-elliptic filter with controllable mixed electric and magnetic coupling,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 57, no. 3, pp. 667–673, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2009.2013290.
  31. AVX, “RF/Microwave Products, AVX Corporation,” Products. https://www.kyocera-avx.com/products/.
  32. А. В. Захаров, М. Е. Ильченко, В. Я. Карнаух, Л. С. Пинчук, “Полосковые полосно-пропускающие фильтры со ступенчатыми резонаторами,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 54, no. 3, pp. 56–63, 2011, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347011030071.
  33. A. Zakharov, “Parametric and structural-parametric synthesis of nonuniform transmission line resonators,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap., vol. 68, no. 3, pp. 1055–1067, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TCSI.2020.3044925.
  34. A. V. Zakharov, M. E. Il’chenko, “Thin bandpass filters containing sections of symmetric strip transmission line,” J. Commun. Technol. Electron., vol. 58, no. 7, pp. 728–736, 2013, doi: https://doi.org/10.1134/S1064226913060144.
  35. C. Wang, K. A. Zaki, A. E. Atia, T. G. Dolan, “Dielectric combline resonators and filters,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 46, no. 12, pp. 2501–2506, 1998, doi: https://doi.org/10.1109/22.739240.
  36. C. Wang, K. Zaki, “Dielectric resonators and filters,” IEEE Microw. Mag., vol. 8, no. 5, pp. 115–127, 2007, doi: https://doi.org/10.1109/MMM.2007.903648.
Мікросмужковий зосереджено-розподілений СПФ другого порядку зі змішаними зв’язками та 7 НП

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-28 — Оновлено 2023-08-28

Як цитувати

Літвінцев, С. М., & Захаров, О. В. (2023). Смуго-пропускні фільтри зі збільшеною до (3N+1) кількістю полюсів згасання. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 66(8), 439–458. https://doi.org/10.20535/S002134702311002X

Номер

Том 66 № 8 (2023)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка